Ректификация (стр. 10 из 13)

Расчеты проводим по иной схеме.

Скорости и критерии Рейнольдса теплоносителей:

.

Теплоотдача подчиняется тем же уравнениям, что и ранее, (58) и (59).

Критерии Прандтля при средней температуре для жидкостей те же самые, что и раньше:

и

Теперь примем сомножитель

равным единице для обоих потоков, что допускается в нашем случае.

Тогда коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке и от стенки к смеси найдем из формул (58), (59) и (55):

Смесь:

.

Вода:

.

Коэффициент теплопередачи:

.

Ввиду того, что тепловой поток постоянен, найдем:

где сумма равна

Проверим:

.

Отсюда температуры стенок:

.

Введем поправку в коэффициент теплоотдачи, определив

:

Смесь:

По формуле (60) определим

, учитывая, что вязкость, теплоемкость и теплопроводность берутся при температуре стенки .

Их можно найти по формулам: (17, 18а, б), (49,50а, б) и (51,52а, б):

.

Вода:

Найдем

по формуле (60), а входящие в него параметры, для воды при температуре стенки , найдем из экспериментальных данных с помощью интерполяции:

.

Коэффициенты теплоотдачи равны:

.

Исправленные значения:

.

Дальнейшее уточнение коэффициентов теплоотдачи и других величин не требуется, так как расхождение между ними не превышает 2%.

Теперь определим расчетную площадь поверхности теплопередачи:

С запасом 10% .

А) Принимаем к установке аппараты длиной 2 м. Площадь поверхности теплообмена одного аппарата равна 2 м². Необходимое число аппаратов:

Примем N = 5. Запас поверхности составляет при этом:

%.

Масса одного аппарата диаметром 159 мм с трубами длиной 2 м равна M₁ = 211кг, масса элементного теплообменника из N аппаратов:

.

Б) Принимаем к установке аппараты длиной 3 м. Площадь поверхности теплообмена одного аппарата равна 3 м².

Необходимое число аппаратов:

Примем N = 4. Запас поверхности составляет при этом:

%.

Масса одного аппарата диаметром 159 мм с трубами длиной 3 м равна M₁ = 255кг, масса элементного теплообменника из N аппаратов:

.

Вариант 3: Кожухотрубчатый теплообменник диаметром 325 мм с трубами

25*2 мм двухходовой (ГОСТ 15120-79):

Число труб одного хода n1 = 28 шт, общее - n = 56 шт. Сечение одного хода трубного пространства

.

Так как теплообменник двухходовой то необходимо заново вычислить среднюю разность температур, для смешанного тока., пользуясь соотношениями:

(62)

где

; - изменение температуры горячего теплоносителя; - изменение температуры холодного теплоносителя.

Тогда:

⁰C

Тогда средняя температура смеси равна:

.

Далее, зная среднюю температуру смеси, найдем ее параметры при данной температуре:

Плотность:

По формуле (13) и зависимостям плотности компонентов данной смеси от температуры (14а, б) вычислим:

ацетон:

кг/м³

метанол:

кг/м³

кг/м³.

Вязкость:

Динамический коэффициент вязкости определяем по аддитивной формуле (17) и зависимостям вязкости компонентов смеси от температуры (18а, б):

ацетон:

метанол:

.

Теплоемкость:

Теплоемкость смеси найдем по аддитивной формуле (49) и зависимостям (50а, б):

.

Теплопроводность:

Теплопроводность найдем по аддитивной формуле (51) и зависимостям (52а, б):

.

Теперь рассчитываем теплообменный аппарат таким же образом, что и раньше:

Из уравнения теплового баланса (53) найдем массовый расход греющей воды: